[0001] 本发明涉及电磁防护领域， 尤其涉及一种圆柱形结构的电磁脉冲防护装置 。

背景技术

[0002] 电磁脉冲具有作用范围广， 峰值场强高， 上升吋间短， 频率范围宽， 杀伤力大 等特点， 不仅对当代不断小型化和集成化的电子信息系 统构成了威胁， 还会对 人体造成不同程度的损害， 成为了极大的隐患， 而电磁脉冲武器的出现和日趋 成熟更是严重影响了世界各国的军事安全和社 会稳定。

[0003] 基于不同的用途， 现有的防护方法可分为电路级防护方法和空间 级防护方法， 前者用于防护电路中的传导电磁脉冲， 后者用于防护空间中的电磁脉冲场。 电 路级防护器件主要有限幅器、 滤波器等， 现有的各种电路级防护器件在防护带 宽上受到限制， 存在插入损耗而且在高功率电磁脉冲的作用下 也会出现插入损 耗增大、 噪声系数变坏等永久性的损伤。 空间级防护方法主要有频率选择表面 ， 能量选择表面， 超材料吸波体， 以及新型材料 （例如纳米材料、 石墨烯、 等 离子体） 。 它们的防护带宽都是有限的， 而且不能保证完全反射吸收或衰减掉 电磁脉冲， 被防护的物体或多或少还是会受到电磁脉冲的 影响， 且能量选择表 面在防护功能完全幵启前还存在一段吋间的电 磁波泄露， 存在一定隐患。

技术问题

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种圆柱形结构的 电磁脉冲防护装置， 旨在解决对 电磁脉冲屏蔽的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 为实现上述目的， 本发明提供了一种圆柱形结构的电磁脉冲防护 装置， 所述圆 柱形结构的电磁脉冲防护装置由多个环形防护 层叠加组成， 其中， 每一个环形 防护层从里到外设置多条圆形轨道， 每条圆形轨道上连续设置多个防护单元， 每个防护单元的介电常数为 而磁导率为

其中：

·■ .

为环形防护层的内半径， b为环形防护层的外半径， r为环形防护层中防护单元 到防护层圆心的半径。

[0007] 优选的， 所述防护单元为正方体结构。

[0008] 优选的， 每个防护单元的长宽高均小于厚度 d， 其中， d的计算方式如下：

为光速常.

为电磁脉冲频率。

优选的， 所述电磁脉冲频率为三角形电磁脉冲、 矩形电磁脉冲、 正弦电磁脉冲 或高斯电磁脉冲。 发明的有益效果

有益效果

[0010] 本发明采用上述技术方案， 带来的技术效果为： 本发明所述圆柱形结构的电磁 脉冲防护装置能够完全反射、 吸收或衰减掉电磁脉冲， 被防护的物体不会受到 电磁脉冲的影响， 有效避免了电子信息系统受到的电磁脉冲破坏 ， 延长了电子 信息系统的寿命。

对附图的简要说明

附图说明

[0011] 图 1是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置的� �构示意图；

[0012] 图 2是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置的� �选实施例的横切面示意图； [0013] 图 3是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置中� �护单元布局的示意图； [0014] 图 4-a至图 4-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对三角形电磁脉冲的 仿真示意图；

[0015] 图 5-a至图 5-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对矩形电磁脉冲的仿 真示意图；

[0016] 图 6-a至图 6-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对正弦电磁脉冲的仿 真示意图；

[0017] 图 7-a至图 7-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对高斯电磁脉冲的仿 真示意图。

[0018] 本发明目的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0019] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所 采取的技术手段及功效， 以下结 合附图及较佳实施例， 对本发明的具体实施方式、 结构、 特征及其功效， 详细 说明如下。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明 ， 并不用 于限定本发明。

[0020] 参照图 1至 3所示， 图 1是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置的� �构示意图 ； 图 2是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置的� �选实施例的横切面示意图； 图 3是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置中� �护单元布局的示意图。 本发明 所述圆柱形结构的电磁脉冲防护装置 1由多个环形防护层 10叠加组成。 每一个环 形防护层 10的厚度均为 d。 进一步地， 如图 2所示， 每一个环形防护层 10内包括 多个防护单元 100。 每个环形防护层 10从里到外设置多条圆形轨道， 每条圆形轨 道上连续设置多个防护单元 100。 在本实施例中， 所述防护单元 100为正方体结 构， 其中， 每个防护单元 100的长、 宽、 高均小于厚度 d， 其中， d的计算方式如 下：

为光速常量、

为电磁脉冲能量集中的频率范围对应的最大频 率 （电磁脉冲的频率范围为正无 穷到负无穷， 但是电磁脉冲的能量主要集中在一定频率范围 内，

为电磁脉冲能量集中的频率范围对应的最大 频率） 。 对于一个矩形脉冲， 持续 吋间为 1纳秒， 则该矩形脉冲的能量主要集中在 0-10GH _Z ， 则根据

厘米， 则每个防护单元 100的尺寸小于或等于 d= /3=3m/3=lcm。

[0021] 每个防护单元 100的介电常数为， 而磁导率为。

[0022] 其中，

[0023] 其中， 为环形防护层的内半径， b为环形防护层的外半径， r为环形防护层中防护单元 到防护层圆心的半径。

[0024] 也就是说， 若每个防护单元 100以上述计算的介电常数为且磁导率为制作的 材 料， 即可完成对电磁脉冲的防护。 需要说明的是， 每个环形防护层 10上的不同 位置的防护单元 100的介电常数及磁导率为并不相同。 多种不同材料制作的多 个防护单元 100可以形成对电磁脉冲的防护， 即基于保角变换理论和光学变换理 论引导电磁波的传播路径 （参考 2006年， U.Leonhardt和 J.B.Pendry等人分别同吋 在 《科学》 杂志上提出了保角变换理论和光学变换理论， 用于引导电磁波的传 播路径） ， 以对电磁脉冲进行防护。 由于保角变换理论和光学变换理论为现有 技术， 在此不作赘述。 所述材料可以是不同规格的纳米材料、 石墨烯材料、 等 离子体材料等其它任意合适的材料。

[0025] 为了验证所述圆柱形结构的电磁脉冲防护装置 1的防护性能， 采用四种电磁脉 冲对所述圆柱形结构的电磁脉冲防护装置 1的防护性能进行验证。

[0026] 其中， 图 4-a至图 4-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对三角形电磁 脉冲的仿真示意图， 从图 4-a至图 4-c可以看出， 三角形电磁脉冲经过所述圆柱形 结构的电磁脉冲防护装置 1吋 （参数为 a=0.3m， b=0.7m， 矩形脉冲持续吋间范围 为 0-35ns) ， 电磁脉冲防护装置 1的内圆并没有三角形电磁脉冲经过。

[0027] 图 5-a至图 5-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对矩形电磁脉冲的仿 真示意图， 从图 5-a至图 5-c可以看出， 矩形电磁脉冲经过所述圆柱形结构的电磁 脉冲防护装置 1吋 （参数为 a=0.3m， b=0.7m， 矩形电磁脉冲持续吋间范围为 0-35n s) ， 电磁脉冲防护装置 1的内圆并没有矩形脉冲经过；

[0028] 图 6-a至图 6-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对正弦电磁脉冲的仿 真示意图， 从图 6-a至图 6-c可以看出， 正弦电磁脉冲经过所述圆柱形结构的电磁 脉冲防护装置 1吋 （参数为 a=0.3m， b=0.7m， 正弦电磁脉冲持续吋间范围为 0-35n s) ， 电磁脉冲防护装置 1的内圆并没有正弦脉冲经过；

[0029] 图 7-a至图 7-c是本发明圆柱形结构的电磁脉冲防护装置针 对高斯电磁脉冲的仿 真示意图， 从图 7-a至图 7-c可以看出， 高斯电磁脉冲经过所述圆柱形结构的电磁 脉冲防护装置 1吋 （参数为 a=0.3m， b=0.7m， 高斯电磁脉冲持续吋间范围为 0-35n s) ， 电磁脉冲防护装置 1的内圆并没有高斯脉冲经过。

[0030] 以上仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效 流程变换， 或之间或间接运用在 其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

工业实用性

[0031] 本发明采用上述技术方案， 带来的技术效果为： 本发明所述圆柱形结构的电磁 脉冲防护装置能够完全反射、 吸收或衰减掉电磁脉冲， 被防护的物体不会受到 电磁脉冲的影响， 有效避免了电子信息系统受到的电磁脉冲破坏 ， 延长了电子 信息系统的寿命。